论文标题：Detection and removal of excess materials in aircraft wings using continuum robot end-effectors

期刊： Frontiers of Mechanical Engineering

作者：Xiujie CAO, Jingjun YU, Siqi TANG, Junhao SUI, Xu PEI

发表时间： 15 Oct 2024

DOI：10.1007/s11465-024-0806-2

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北京航空航天大学裴旭研究团队在《Frontiers of Mechanical Engineering》2024年19卷第5期发表了题为“Detection and removal of excess materials in aircraft wings using continuum robot end-effectors”的研究论文。文章主要研究利用连续体机器人及其末端执行器检测和移除飞机机翼内的多余物。

连续体机器人（Continuum Robot, CR）具有高灵活性和超冗余结构，适宜执行狭窄空间的探测及清除任务，如飞机机翼内。用于飞机机翼内清除的CR的机械臂外径为50毫米，长度为2000毫米，利用末端安装的负压吸附装置和双指夹持器，通过快换模块设计可以实现不同种类、不同尺寸多余物的清除，如飞机机翼内常见的铝屑、螺母、铆钉等。

在末端执行器上安装有双目立体相机，同时利用补光装置解决机翼内光线不足的问题。使用YOLOv5算法对多余材料进行分类检测，构建包含不同机翼类型和光照条件的数据集，检测准确率超过90%，并提出弱纹理场景中基于YOLOv5检测结果的立体视觉定位方法，规避了弱纹理场景中特征点少导致的视觉定位困难问题，实现了近距离定位误差小于2毫米。

末端执行器支持快速更换，可以适配不同操作场景，实验证明负压吸附和两指夹爪能够实现四类机翼内多余物清除功能，验证了系统的可靠性和效率。

系统成功实现了飞机机翼内多余材料的自动化检测与移除，提升了航空制造的安全性和效率。未来可以通过优化检测算法以减少误检，研究视觉导航技术以实现CR在机翼内的自主移动，并扩展数据集以提高模型泛化能力。该研究为航空制造中的质量控制提供了创新解决方案，结合柔性机器人技术与深度学习算法，具有重要的工程应用价值。

关键词

末端执行器；连续体机器人；视觉检测和定位；去除多余材料；夹持器

引用

Xiujie CAO（曹秀洁）, Jingjun YU（于靖军）, Siqi TANG（唐思齐）, Junhao SUI（隋峻浩）, Xu PEI（裴旭）. Detection and removal of excess materials in aircraft wings using continuum robot end-effectors. Front. Mech. Eng., 2024, 19(5): 36

https://doi.org/10.1007/s11465-024-0806-2

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